假设透镜焦距为f,如图4 所示，小单元的接收视角为FOV=arctan(x/f)，若探测器面积为a×a,则整个探测器的最大接收视角为FOVmax=arctan[(2a)1/2/2f].

图4 新型成像式光学接收系统设计。

探测器被分为若干小单元后，相当于探测器平均接收视角变小了，因此也就减弱了接收到的背景光的光强。同时探测器被分为若干个小单元可以减小光电探测器的等效输入电容，从而提高接收机灵敏度。

3.2 高频低噪声放大器设计

在白光LED 照明通信系统中，信道中存在强烈的背景光噪声，因此前置放大器应被设计为低噪声放大器。前置放大器的噪声对光接收器的灵敏度影响很大，其等效输入噪声电流密度是一个重要指标，为减小噪声，就必须有效设计光电二极管与其后续有源器件之间的噪声匹配电路，即通过最优噪声匹配网络获得最小等效输入噪声电流[11].

3.3 干扰受限系统的干扰抑制措施

①使用带阻电子滤波器，抑制某上特定频率的背景光干扰，例如日光灯产生的工频干扰;②采用副载波调制，将光信号脉冲搬移到较高的频带上，在接收机采用电路滤波的方式将通常为低频的背景光噪声消除;③在电路中增设电源滤波电容和放大器偏置电路滤波电容抑制电源噪声。

4 结束语

针对白光LED 通信系统中同时存在噪声与干扰的问题，分别在噪声受限系统与干扰受限系统作出噪声与干扰的分析，并在光域和电域上相应地提出措施抑制噪声，削弱干扰影响，综合各自的优点，提出了基于噪声与干扰双受限系统的新型接收机设计方案，能在噪声与干扰同时存在的白光LED 通信系统中获得良好的接收性能。根据该方案研制的样机已作为我国迄今唯一的白光LED 通信系统在上海世博会上公开展出，也是世界上仅有的能够在世界级博览会上向观众现场演示两套同类系统之一。